(57)【要約】  流体チャネルを有するプランジャを組み込んだ流体バルブが開示される。プランジャはダイヤフラムに連結されたボスに接続され、このボスはまた流体チャネルを含み、プランジャとボス流体チャネルは流体連通している。ボス流体チャネルは、バルブキャビティ内のダイヤフラムの背面側に開口し、バルブのダイヤフラムの背後の容積の実質的に完全な加圧または排気を可能にする。ダイヤフラムの背後の容積の実質的に完全な加圧は、ダイヤフラムの完全閉鎖を可能にし、ダイヤフラムとバルブシートとの接触を改善し、それによりバルブの性能を改善する。【選択図】図７
2019510179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブであって、
バルブアセンブリキャビティ内のプランジャであって、プランジャステム内に形成されたプランジャキャビティと、前記プランジャ内のプランジャ流体流路と、を備え、前記プランジャ流体流路は、バルブプレートの作動流体キャビティと前記プランジャキャビティとを流体接続する、プランジャと、
前記バルブアセンブリキャビティ内のダイヤフラムアセンブリであって、ダイヤフラムおよびボスを備え、ダイヤフラムスペーサと前記バルブアセンブリキャビティ内の流体ブロックとの間に固定され、前記バルブアセンブリ内の前記バルブキャビティをプロセス流体側と作動流体側とに流体的に分離する、ダイヤフラムアセンブリと、を備え、前記ボスは、前記ダイヤフラムスペーサの通路を通って前記プランジャステムに連結され、前記ボスは、前記ボスを貫通して形成され、かつ、前記作動流体キャビティ、前記プランジャキャビティ、および前記バルブキャビティの前記作動流体側を流体的に相互接続するボス流体流路を備える、バルブ。
【請求項２】
前記プランジャ流体流路および前記ボス流体流路は、前記ダイヤフラムの背面と前記ダイヤフラムスペーサとの間の前記バルブキャビティの前記流体作動側の容積に実質的な圧力が加えられる前か、または低減される前に、前記流体作動キャビティ内の圧力の変化によって前記プランジャが前記バルブプレート内の前記流体作動キャビティに向かって、または前記流体作動キャビティから離れるように並進するように、長さおよび断面を有する、請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記プランジャ流体流路は前記プランジャキャビティおよびダイヤフラムの背面側に開口する前記ボス流体流路の開口部に開口し、前記バルブキャビティの前記作動流体側は、前記ボス内の前記流体流路の前記開口部が前記ダイヤフラムスペーサの中央通路をクリアにする場合に、前記プランジャキャビティと前記バルブキャビティとの間の流体連通を可能にする、請求項１に記載のバルブ。
【請求項４】
前記プランジャ流体流路は前記プランジャキャビティおよびダイヤフラムの背面側に開口する前記ボス流体流路の開口部に開口し、前記バルブキャビティの前記作動流体側は、前記ボス内の前記流体流路の前記開口部が前記ダイヤフラムスペーサの中央通路をクリアにする場合に、前記プランジャキャビティと前記バルブキャビティとの間の流体連通を可能にする、請求項２に記載のバルブ。
【請求項５】
バルブであって、
プロセス流体入口およびプロセス流体出口を備える流体ブロックであって、作動流体キャビティと、前記流体ブロックによって形成されたアセンブリキャビティおよび前記流体ブロック内に配置されたバルブアセンブリと、を備える流体ブロックと、
前記アセンブリキャビティ内のバルブキャビティであって、前記アセンブリキャビティ内のダイヤフラムスペーサとバルブシートとの間に形成されたバルブキャビティと、
前記アセンブリキャビティ内のプランジャであって、プランジャステム内に形成されたプランジャキャビティと、前記プランジャ内のプランジャ流体流路と、を備え、前記プランジャ流体流路は、前記作動流体キャビティと前記プランジャキャビティとを流体接続する、プランジャと、
前記アセンブリキャビティ内のダイヤフラムアセンブリであって、ダイヤフラムおよびボスを備え、前記ダイヤフラムスペーサと前記流体ブロックとによって前記アセンブリキャビティ内に固定され、前記バルブキャビティをプロセス流体側と作動流体側とに流体的に分離する、ダイヤフラムアセンブリと、を備え、前記ボスは、前記ダイヤフラムスペーサの中央通路を介して前記プランジャステムに連結され、前記ボスは、前記作動流体キャビティと、前記プランジャキャビティと、前記バルブキャビティの前記作動流体側との間の流体連通を提供する、前記ボスを貫通して形成された流体流路を備える、バルブ。
【請求項６】
前記プランジャ流体流路および前記ボス流体流路は、前記ダイヤフラムの背面と前記ダイヤフラムスペーサとの間の前記バルブキャビティの前記流体作動側の容積に実質的な圧力が加えられる前か、または前記圧力が低減される前に、前記流体作動キャビティ内の圧力の変化によって前記プランジャが前記バルブプレート内の前記流体作動キャビティに向かって、または前記流体作動キャビティから離れるように並進するように、長さおよび断面を有する、請求項５に記載のバルブ。
【請求項７】
前記プランジャ流体流路（２６６，７６６）は前記プランジャキャビティおよびダイヤフラムの背面側に開口する前記ボス流体流路の開口部に開口し、前記バルブキャビティの前記作動流体側は、前記ボス内の前記流体流路の前記開口部が前記ダイヤフラムスペーサの中央通路をクリアにする場合に、前記プランジャキャビティと前記バルブキャビティとの間の流体連通を可能にする、請求項５に記載のバルブ。
【請求項８】
前記プランジャ流体流路は前記プランジャキャビティおよびダイヤフラムの背面側に開口する前記ボス流体流路の開口部に開口し、前記バルブキャビティの前記作動流体側は、前記ボス内の前記流体流路の前記開口部が前記ダイヤフラムスペーサの中央通路をクリアにする場合に、前記プランジャキャビティと前記バルブキャビティとの間の流体連通を可能にする、請求項６に記載のバルブ。
【請求項９】
バルブであって、
バルブプレートと流体ブロックとの間に形成されたアセンブリキャビティ内に配置されたバルブアセンブリであって、前記流体ブロックは、前記流体ブロックのバルブシートを貫通して前記アセンブリキャビティに開口する入口流体流路および出口流体流路を含み、バルブキャビティは、ダイヤフラムスペーサと前記流体ブロック内の前記バルブシートとの間の前記アセンブリキャビティの一部分に形成され、前記バルブアセンブリは、ダイヤフラムアセンブリをさらに備え、前記ダイヤフラムアセンブリは、ボスに連結されたダイヤフラムを有し、前記ダイヤフラムスペーサは、前記ダイヤフラムの上面と前記アセンブリキャビティ内に配置されたプランジャとの間に配置され、前記ダイヤフラムアセンブリは、前記ダイヤフラムスペーサおよび前記流体ブロックと協働して前記バルブアセンブリに捕捉されて保持され、前記ダイヤフラムアセンブリの前記ボスは、前記ダイヤフラムスペーサの中央通路を通ってプランジャに連結され、前記プランジャのステムは、前記ダイヤフラムスペーサの前記中央通路を通って延在し、前記ダイヤフラムアセンブリの前記ボスに連結される、バルブアセンブリと、
前記プランジャの背面側と前記バルブプレートとの間のアセンブリキャビティの一部に配置された空気圧キャビティであって、前記バルブプレート内の流体流路を介して圧力源と連通する空気圧キャビティと、を備え、前記プランジャは、前記プランジャステムに形成されたプランジャキャビティと前記空気圧キャビティとの間に流体連通を提供する流体流路を備え、前記ダイヤフラムアセンブリの前記ボスは、前記プランジャキャビティへの開口部を含み、かつ、前記ダイヤフラムの背面側と流体連通する前記ボス内の開口部に流体接続された、前記ボスを貫通して形成された流体流路を備え、作動流体は、前記プランジャキャビティと前記バルブキャビティの作動流体側との間を連通する、バルブ。
【請求項１０】
前記プランジャ流体流路および前記ボス流体流路は、前記ダイヤフラムの背面と前記ダイヤフラムスペーサとの間の前記バルブキャビティの前記流体作動側の容積に実質的な圧力が加えられる前か、または前記圧力が低減される前に、前記流体作動キャビティ内の圧力の変化によって前記プランジャが前記バルブプレート内の前記流体作動キャビティに向かって、または前記流体作動キャビティから離れるように並進するように、長さおよび断面を有する、請求項９に記載のバルブ。
【請求項１１】
前記プランジャ流体流路は前記プランジャキャビティおよびダイヤフラムの背面側に開口する前記ボス流体流路の開口部に開口し、前記バルブキャビティの前記作動流体側は、前記ボス内の前記流体流路の前記開口部が前記ダイヤフラムスペーサの中央通路をクリアにする場合に、前記プランジャキャビティと前記バルブキャビティとの間の流体連通を可能にする、請求項９に記載のバルブ。
【請求項１２】
前記プランジャ流体流路は前記プランジャキャビティおよびダイヤフラムの背面側に開口する前記ボス流体流路の開口部に開口し、前記バルブキャビティの前記作動流体側は、前記ボス内の前記流体流路の前記開口部が前記ダイヤフラムスペーサの中央通路をクリアにする場合に、前記プランジャキャビティと前記バルブキャビティとの間の流体連通を可能にする、請求項１０に記載のバルブ。
【請求項１３】
前記バルブプレートの肩部は、前記ダイヤフラムスペーサの対応する肩部に力を及ぼし、前記ダイヤフラムスペーサの前記肩部は、前記流体ブロックのチャネルに捕捉された前記ダイヤフラムのリップに力を及ぼして、前記チャネルの前記ダイヤフラムの前記リップを保持する、請求項１０に記載のバルブ。
【請求項１４】
バルブを動作させる方法であって、
プランジャの背面およびダイヤフラムアセンブリ内のダイヤフラムの背面に流体力を加えることであって、前記プランジャおよび前記ダイヤフラムの前記背面は流体結合されている、流体力を加えることと、
バルブアセンブリキャビティ内で前記プランジャを移動させることであって、前記プランジャは、プランジャステム内に形成されたプランジャキャビティと、前記プランジャ内のプランジャ流体流路と、を備え、前記プランジャ流体流路は、バルブプレートの作動流体キャビティと前記プランジャキャビティとを流体接続する、前記プランジャを移動させることと、
前記バルブを開閉するために前記バルブシートに前記流体力を加えることによって、前記バルブアセンブリキャビティ内の前記ダイヤフラムおよびダイヤフラムアセンブリを移動させることと、を含み、前記ダイヤフラムアセンブリはダイヤフラムおよびボスを備え、前記ダイヤフラムアセンブリは、ダイヤフラムスペーサと前記バルブアセンブリキャビティ内の流体ブロックとの間に固定され、前記バルブアセンブリ内の前記バルブキャビティをプロセス流体側と作動流体側とに流体的に分離し、前記ボスは、前記ダイヤフラムスペーサの通路を通って前記プランジャステムに連結され、前記ボスは、前記ボスを貫通して形成され、かつ、前記作動流体キャビティ、前記プランジャキャビティ、および前記バルブキャビティの前記作動流体側を流体的に相互接続するボス流体流路を備える、方法。
【請求項１５】
前記力は、真空、あるいはプランジャ流体流路および前記プランジャの前記プランジャキャビティおよび前記ダイヤフラムアセンブリの前記ボスを貫通する流体流路を通る作動流体の減圧によって印加され、前記プランジャおよび前記ダイヤフラムアセンブリは、前記プランジャ流体流路と前記ダイヤフラムの背後の前記バルブキャビティの前記作動流体側の環状空間との間の流体連通を可能にするように協働する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
入口流体流路から前記バルブキャビティのプロセス流体側に流体を導入するステップをさらに備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記プロセス流体は、１００〜２００００センチポアズの粘度を有する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１６年４月１日に出願された米国仮特許出願第６２／３１７，２９９号の米国特許法第１１９条に基づく優先権の利益を請求する。米国特許仮出願第６２／３１７，２９９号の開示は、その全体がすべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般的には流体システムに関する。より詳細には、本開示は、流体システムのバルブに関する。より具体的には、本開示は、ダイヤフラムバルブおよび完全閉鎖を伴う高精度ダイヤフラムバルブに関する。
【背景技術】
【０００３】
流体システムによって流体が分配または移動される量または速度に対する正確な制御が必要な多くの用途がある。半導体プロセスでは、例えば、フォトレジスト化学薬品などの光化学物質が半導体ウエハに適用される量および速度を制御することが重要である。処理中に半導体ウエハに適用されるコーティングは、通常は、オングストロームで測定されるウエハの表面にわたる平坦性を必要とする。処理液が均一に適用されることを保証するために、処理薬品がウエハに適用される速度を制御しなければならない。さらに、今日の半導体産業で使用されている多くの光化学物質は、非常に高価であり、しばしば１リットル当たり１０００ドルものコストがかかる。したがって、最小限であるが適切な量の化学物質が使用され、化学物質がポンプ装置によって損傷されないことを確実にすることが好ましい。
【０００４】
これらの目標を達成するために、このような化学薬品のための流体システムのいくつかの設計は、ダイヤフラムバルブに依存してプロセス流体を移動させ、またはプロセス流体に圧力を加える。油圧または空気圧は、通常、ダイヤフラムの一方の側の圧力を制御して、バルブのダイヤフラムを動かすことによって、バルブを開閉し、システムを通って流体を移動させるために用いられる。
【０００５】
特に、これらのダイヤフラムバルブは、バルブキャビティ内の外縁の周りに捕捉されるか、さもなければ保持されるダイヤフラムを利用することができる。油圧または空気圧は、ダイヤフラムバルブを開閉するためにダイヤフラムの背面側に適用される。しかし、通常は、作動圧力は、ダイヤフラムの背面側に不均一に印加される。特に、ダイヤフラムの中央部分のみにおいてダイヤフラムに直接的に作動圧力を印加してもよい。したがって、ダイヤフラムは、ダイヤフラムのこの中央部分に十分な作動圧力を加え、流体をバルブキャビティから押し流し、流体流路を閉鎖することによって閉位置に移動または保持される。
【０００６】
これらのタイプのダイヤフラムバルブにはいくつかの問題がある。主な問題の１つは、これらのタイプのダイヤフラムバルブを完全に閉鎖することが困難な場合があることである。より具体的には、閉位置では、バルブのダイヤフラムは、バルブキャビティのバルブシートに完全に着座するべきである。しかしながら、このようなバルブ設計では、ダイヤフラムが外周部の周りに保持されている間に、作動圧力はダイヤフラムの中心にのみ直接印加されるので、この完全な着座を達成することは困難である。その結果、ダイヤフラムは、バルブシートに完全には着座せず、ダイヤフラムの中央部分（作動圧力が直接作用している部分）とダイヤフラムの保持された外周部との間の１つまたは複数の領域においてバルブシートから膨らむことがある。これらの膨らみは、空気またはプロセス流体をトラップし、気泡またはゲルの形成を引き起こす可能性がある。気泡またはゲルは、いくつかの問題を引き起こす可能性があり、それらの問題には、このようなバルブを組み込んだポンプのプライミング時間が増加すること、粒子生成が促進されること、このようなバルブを組み込んだ流体システムからの流体の誤分配、これらのバルブを組み込んだ流体システムの洗浄が困難であること、流体システムの流体取り扱い特性が劣っていること、または他の有害な影響が含まれる。これらのタイプのバルブに特有の問題は、いくつかの半導体プロセスで使用される高粘度流体によってさらに悪化する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バルブのダイヤフラムが完全に着座できるようにすることによって完全閉鎖を得るダイヤフラムバルブが望まれている。この開示に関して、完全閉鎖および完全着座という用語の使用は、本開示の実施形態の有利な特徴が欠如したダイヤフラムバルブの従来の設計よりも、ダイヤフラムとバルブシートとの間からの空気または流体のより大きい排出を達成する閉鎖または着座を意味することが理解されよう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの目的のために、とりわけ、開示されるダイヤフラムバルブは、ダイヤフラムの１つまたは複数の部分の背面側に作動圧力をより均一にまたは完全に加えることを可能にすることによって完全閉鎖を達成することができる。具体的には、開示されるダイヤフラムバルブの特定の実施形態は、ダイヤフラムアセンブリの一部分に形成された流体流路を有し、ダイヤフラムの背面側と圧力源（例えば、加圧作動流体源）との間の流体連通を可能にする。さらに詳細には、特定の実施形態では、ダイヤフラムアセンブリ内に形成された流体流路は、作動流体がダイヤフラムの中央部分とダイヤフラムの保持された外縁との間のダイヤフラムの後方のバルブキャビティの一部分に流れることを可能にする。したがって、作動流体は、ダイヤフラムの背面側に直接圧力を加え、ダイヤフラムをバルブシートに完全に着座させて、バルブを完全に閉鎖させることができる。
【０００９】
さらに、ダイヤフラムを開閉するためにダイヤフラムに作用するアクチュエータ（例えば、プランジャなど）を使用するダイヤフラムバルブの実施形態では、アクチュエータ内に流体流路が形成され、圧力源とダイヤフラムの背面側との間の流体連通を可能にすることができる。これらの実施形態では、加圧作動流体は、圧力源から、アクチュエータ内に形成された流体流路を通り、ダイヤフラムアセンブリ内に形成された流体流路を通って、ダイヤフラムの中央部分とダイヤフラムの保持された外縁との間のダイヤフラムの後方のバルブキャビティの部分に流れることができ、ダイヤフラムをバルブ室に完全に着座させ、バルブを完全に閉鎖させることができる。
【００１０】
バルブの一実施形態は、バルブアセンブリキャビティ内のプランジャを備え、プランジャはプランジャステム内に形成されたプランジャキャビティを含み、プランジャ流体流路がプランジャ内に形成される。プランジャ流体流路は、バルブプレート内の作動流体キャビティとプランジャキャビティとを流体接続する。バルブは、バルブアセンブリキャビティ内のダイヤフラムアセンブリをさらに含み、ダイヤフラムアセンブリは、ダイヤフラムおよびボスを備える。ダイヤフラムアセンブリは、ダイヤフラムスペーサとバルブアセンブリキャビティ内の流体ブロックとの間のバルブ内に固定され、ダイヤフラムアセンブリは、バルブアセンブリ内のバルブキャビティをプロセス流体側と作動流体側とに流体的に分離する。バルブ内で、ボスは、ダイヤフラムスペーサの通路を通ってプランジャステムに連結される。ボスは、ボスを貫通して形成され、かつ、作動流体キャビティ、プランジャキャビティ、および前記バルブキャビティの作動流体側を流体的に相互接続するボス流体流路を備える。
【００１１】
バルブのいくつかの実施形態では、プランジャ流体流路およびボス流体流路は、ダイヤフラムの背面とダイヤフラムスペーサとの間のバルブキャビティの流体作動側の容積に実質的な圧力が加えられる前か、または低減される前に、流体作動キャビティ内の圧力の変化によってプランジャがバルブプレート内の流体作動キャビティに向かって、または流体作動キャビティから離れるように並進するように、長さおよび断面を有する。
【００１２】
バルブのいくつかの実施形態では、プランジャ流体流路はプランジャキャビティおよびダイヤフラムの背面側に開口するボス流体流路の開口部に開口し、バルブキャビティの作動流体側は、ボス流体流路の開口部がダイヤフラムスペーサの中央通路をクリアにする場合に、プランジャキャビティとバルブキャビティとの間の流体連通を可能にする。
【００１３】
したがって、開示された実施形態は、いくつかの利点を提供する。例えば、実施形態は、バルブを完全に閉鎖することができ、閉じたときにバルブから多量の流体（例えば、プロセス流体または空気のいずれか）を排出することができる。いくつかの実施形態では、ダイヤフラムに形成されたそのような流体流路のない同等のバルブよりも、そのようなバルブの閉じた実施形態から約４０％多くの流体または空気を排出することができる。このタイプのバルブの実施形態の完全閉鎖は、これらのバルブを使用するポンプまたは分配システムのプライミング時間を短縮し、残留プロセス流体からのゲルの形成を低減させることができる。結果として、このようなバルブの実施形態の使用は、より望ましい流体の流れまたは分配特性を一般的にもたらし、粒子生成を低減し、そのようなバルブまたはそのようなバルブを使用する流体システムのより容易な洗浄を可能にする。
【００１４】
本発明のこれらの態様および他の態様は、以下の説明および添付の図面と併せて考えると、より良く認識され理解されるであろう。以下の説明は、本発明の様々な実施形態およびその多くの具体的な詳細を示すものであり、限定ではなく例示として与えられるものである。本発明の範囲内で多くの置換、変更、付加または再編成を行うことができ、本発明はそのような置換、変更、付加または再編成のすべてを含む。
【００１５】
本明細書の添付の図面の一部を形成する図面は、本発明の特定の態様を示すために含まれている。本発明、および本発明が提供するシステムの構成要素および動作のより明白な印象は、図面に示す例示的な、したがって非限定的な実施形態を参照することによって、より容易に明らかになるであろう。同一の符号は同じ構成要素を示す。図面に示す特徴は、必ずしも縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。寸法が提供されている限り、それらは、特定の実施形態または実施態様の例として提供され、限定のために提供されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ダイヤフラムバルブの断面図の概略図である。
【図２】ダイヤフラムバルブの一実施形態の断面図の概略図である。
【図３Ａ】バルブアセンブリの一実施形態の概略図である。
【図３Ｂ】バルブアセンブリの一実施形態の概略図である。
【図４Ａ】バルブダイヤフラムおよびボスの一実施形態の概略図である。
【図４Ｂ】バルブダイヤフラムおよびボスの一実施形態の概略図である。
【図４Ｃ】バルブダイヤフラムおよびボスの一実施形態の概略図である。
【図５Ａ】ダイヤフラムスペーサの一実施形態の概略図である。
【図５Ｂ】ダイヤフラムスペーサの一実施形態の概略図である。
【図６】プランジャの一実施形態の概略図である。
【図７】ダイヤフラムバルブの一実施形態の断面図の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明およびその様々な特徴およびその有利な詳細は、添付図面に示され、以下の説明において詳述される非限定的な実施形態を参照してより完全に説明される。周知の出発材料、処理技術、構成要素および機器の説明は、本発明を不必要に不明瞭にしないために省略されている。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明のいくつかの実施形態を示すものであり、限定としてではなく例示として与えられることを理解されたい。基礎となる本発明の概念の趣旨および／または範囲内の様々な置換、変更、追加および／または再編成は、この開示から当業者には明らかになるであろう。
【００１８】
特定のダイヤフラムバルブは、バルブキャビティ内の外縁の周りに捕捉されるか、さもなければ保持されるダイヤフラムを利用することができ、油圧または空気圧（作動流体）が作動プランジャを介してダイヤフラムの背面側に加えられ、ダイヤフラムバルブを開閉する。しかし、これらのバルブのうちのいくつかでは、作動圧力がダイヤフラムの背面側に不均一にまたは不完全に加えられて、バルブの完全閉鎖を妨げ、プロセス流体がダイヤフラムとバルブシートとの間にトラップされることがある。
【００１９】
図１は、そのような従来技術のバルブの断面の概略図である。ここで、バルブ１００は、バルブプレート１５０と流体ブロック１４０との間に形成されたアセンブリキャビティ１１０内に配置されたバルブアセンブリ１０２を含む。流体ブロック１４０は、流体ブロック１４０のバルブシート面１１２を通ってアセンブリキャビティ１１０に開口する入口流体流路１４２および出口流体流路１４４を含む。入口流体流路１４２は、ポンプ、容器など（図示せず）の流体源（例えば、プロセス流体など）に連結されてもよい。バルブアセンブリ１０２は、アセンブリキャビティ１１０内に配置され、ダイヤフラム１２０、ダイヤフラムスペーサ１３０、およびプランジャ１６０を含む。ダイヤフラムスペーサ１３０は、流体ブロック１４０に近接したアセンブリキャビティ１１０内のダイヤフラム１２０と、流体ブロック１４０から遠位にかつバルブプレート１５０の近位にあるアセンブリキャビティ１１０内に配置されたプランジャ１６０と、の間に配置される。
【００２０】
バルブキャビティ１７０は、ダイヤフラムスペーサ１３０と流体ブロック１４０のバルブシート１１２との間のアセンブリキャビティ１１０の部分から形成される。特に、円周チャネル１４２は、バルブシート面１１２の円周上の流体ブロック１４０に形成されてもよい。この円周チャネル１４２は、十分な結合力がバルブプレート１５０に加えられた場合に、ダイヤフラム１２０のリップ１２２を捕捉し、ダイヤフラムスペーサ１３０の肩部１３２と協働してダイヤフラム１２０を保持するように構成される。ダイヤフラム１２０は、バルブキャビティをプロセス流体側と非プロセス流体側とに分離する。具体的には、バルブアセンブリ１０２は、ねじなど（図示せず）の締結具を使用して流体ブロック１４０に連結されたアセンブリキャビティ１１０およびバルブプレート１５０に配置されてもよい。結合力（例えば、ねじに対するトルク）は、バルブプレート１５０の肩部１５２がダイヤフラムスペーサ１３０の対応する肩部１３４に力を加えるようにすることができる。次にダイヤフラムスペーサの肩部１３２は、ダイヤフラム１２０をチャネル１４２に保持するために、流体ブロック１４０のチャネル１４２に捕捉されたダイヤフラム１２０のリップ１２２に力を加える。
【００２１】
ダイヤフラム１２０は、プランジャ１６０に連結されたボス１２４を含む。特に、ダイヤフラムスペーサ１３０は環状であってもよく、プランジャ１６０は環状ダイヤフラムスペーサ１３０の中央通路を介してダイヤフラム１２０に連結される。具体的には、プランジャ１６０のステム１６２は、ダイヤフラムスペーサ１３０の中央通路を通って延在し、ダイヤフラム１２０のボス１２４に連結されてもよい。この連結は、ボス１２４およびプランジャステム１６２上の協働するねじを介して達成することができる。別の例として、プランジャステム１６２は環状であり、プランジャ本体から遠位のプランジャステム１６２の端部に配置されたリップを含む。このリップは、ボス１２４がダイヤフラム１２０に接合するダイヤフラムボス１２４の基部の円周チャネルによって、ダイヤフラム１２０のボス１２４の基部に形成された肩部と協働することができる。ダイヤフラムスペーサ１３０の環状チャネル内にＯリング（図示せず）を配置し、ダイヤフラムスペーサ１３０の中央通路に配置されたステム１６２の外壁を封止することができる。
【００２２】
空気圧キャビティ１８０は、プランジャ１６０の背面側（例えば、流体ブロック１４０から遠位のプランジャの面）とバルブプレート１５０との間のアセンブリキャビティ１１０の部分から形成される。空気圧キャビティ１８０は、バルブプレート１５０に形成された流体流路１５４を介して圧力源と流体連通している。継手１９０は、圧力源を流体流路１５４に連結するように働くことができる。Ｏリング１６４は、プランジャ１６０の環状チャネル１６９内に配置され、バルブプレート１５０のアセンブリキャビティ１１０の内壁を封止して、アセンブリキャビティ１１０の他の部分から空気圧キャビティ１８０を封止する。ここで、本明細書に提示された特定の説明、実施例および実施形態は、空気圧技術および空気圧に関して説明されているが、そのような説明、実施例および実施形態は、当業者が理解するように、油圧技術または油圧、一般的には作動流体の適用または除去（減圧）に同様に適用することができることに留意されたい。
【００２３】
動作中、バルブ１００を開くために、流体流路１５４は、（例えば、圧力源からの継手１９０を介した真空または減圧の適用によって）力にさらされる。真空または減圧の適用の結果、空気圧キャビティ１８０内のプランジャ１６０の背面側に力が加えられ、プランジャ１６０を流体ブロック１４０から離れる方向（およびバルブプレート１５０に向かう方向）に引く。プランジャ１６０が流体ブロック１４０から引き離されると、プランジャステム１６２はダイヤフラムスペーサ１３０の中央開口部を介してダイヤフラムボス１２４を引き、ダイヤフラム１２０を流体ブロック１４０のバルブシート１１２から離れる方向に引き、バルブ１００を開く。
【００２４】
次いで、流体（例えば、プロセス流体など）を入口流体流路１４２からバルブキャビティ１７０に導入することができる。ダイヤフラム１２０をバルブシート１１２から引き離すことは、入口流体流路１４２を介して流体をバルブキャビティ１７０に引き込むように働くことができ、流体が圧力下に置かれ（例えば、入口流体流路１４２に連結されたポンプなどによって）、流体を入口流体流路１４２を通ってバルブキャビティ１７０内に押し込むことができ、または両者の組み合わせがバルブキャビティ１７０に流体を導入するように働くことができる。
【００２５】
バルブ１００を閉じて出口流体流路１４４を通って流体を流入させることが望ましい場合には、圧力源から流体経路１５４を介して（例えば、圧力源から継手１９０を通る空気またはガスなどの加圧作動流体の適用によって）プランジャ１６０に正圧を加えることができる。一実施形態では、この圧力は約６０ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）であってもよい。空気圧キャビティ１８０内のプランジャ１６０への正圧の印加は、プランジャ１６０を流体ブロック１４０に向かって駆動する。プランジャ１６０が流体ブロック１４０に向かって駆動されると、プランジャステム１６２がダイヤフラムスペーサ１３０の中央開口部を通ってダイヤフラムボス１２４を駆動し、次にダイヤフラム１２０を流体ブロック１４０のバルブシート１１２に押し付けて、流体を出口流体流路１４４を介してバルブキャビティ１７０内に押し込み、バルブ１００を閉じる。圧力源から流体流路１５４を通って作動流体に正圧力を印加し続けることによって、空気圧キャビティ１８０内の圧力を維持して、ダイヤフラム１２０をバルブシート１１２に押し付けることによってバルブ１００を閉位置に維持することができる。
【００２６】
しかしながら、上述したように、バルブ１００を閉じる正圧力は、（例えば、加圧作動流体によって駆動されるプランジャ１６０を介して）ダイヤフラム１２０の中心のボス１２４にのみ直接加えられる。その結果、ダイヤフラム１２０が開位置から閉位置に移動しているとき、または閉位置にあるときは、ボス１２４とチャネル１４２内に保持されたダイヤフラム１２０のリップ１２２との間のダイヤフラム１２０の背後のバルブキャビティ１７０内に環状空間が存在し、ダイヤフラム１２０をバルブシート１１２に押し付けるためにダイヤフラム１２０に直接圧力が加えられない。その結果、閉位置では、ダイヤフラム１２０は、バルブシート１１２に対して完全には着座しないことがあり、ダイヤフラムのボス１２４（作動圧力が直接印加されている）とダイヤフラムの保持リップ１２２との間のダイヤフラム１２０の環状部分の１つまたは複数の領域においてバルブシート１１２から膨らむことがある。これらの膨らみは、空気またはプロセス流体を捕捉し、気泡、ゲルまたは粒子の形成を引き起こす可能性がある。気泡、ゲルまたは粒子は、いくつかの問題を引き起こす可能性があり、それらの問題には、このようなバルブを組み込んだポンプのプライミング時間が増加すること、このようなバルブを組み込んだ流体システムからの流体の誤分配、これらのバルブを組み込んだ流体システムの洗浄が困難であること、流体取り扱い特性が劣っていること、または他の有害な影響が含まれる。
【００２７】
したがって、ダイヤフラムをバルブキャビティのバルブシートにより良く着座させることにより、これらのタイプのバルブを完全に閉鎖することが望ましい。これらの目的のために、とりわけ、開示されるダイヤフラムバルブは、バルブのダイヤフラムの背面側に作動圧力をより均一にまたは完全に加えることができる。具体的には、開示されたダイヤフラムバルブの特定の実施形態は、ダイヤフラムアセンブリのボス内に形成された流体流路を有し、圧力源とダイヤフラムの背後のバルブキャビティの一部との間の流体連通を可能にする。さらに詳細には、特定の実施形態では、ボス内に形成された流体流路は、圧力源からの作動流体が、ダイヤフラムの中央部分（例えば、ボスがダイヤフラムアセンブリに接合する場所）とダイヤフラムの保持された外縁との間のダイヤフラムの背後のバルブキャビティの部分に流れることを可能にする。したがって、加圧作動流体は、ダイヤフラムの背面側に直接圧力を加え、ダイヤフラムをバルブシートに完全に着座させて、バルブを完全に閉鎖させることができる。
【００２８】
さらに、アクチュエータを利用してプランジャなどのダイヤフラムに力を加えるバルブの実施形態では、アクチュエータ内に流体流路を形成して、圧力源とダイヤフラムの背面側との間の流体連通を可能にすることができる。これらの実施形態では、加圧作動流体は、圧力源から、アクチュエータ内に形成された流体流路を通り、ダイヤフラム内に形成された流体流路を通って、ダイヤフラムの中央部分とダイヤフラムの保持された外縁との間のダイヤフラムの後方のバルブキャビティの部分に流れることができ、ダイヤフラムをバルブ室またはバルブシートに完全に着座させ、バルブを完全に閉鎖させることができる。
【００２９】
そのようなバルブの実施形態では、ダイヤフラムに正に加圧された作動流体をいっそう完全かつ均一に加えることによって、バルブの閉鎖を助ける同じ特徴は、（例えば、真空または減圧の適用によって）加えられる作動力をより完全かつ均一に加えることを可能にし、ダイヤフラムをバルブシートから離れる方向に引っ張り、バルブを開くことができる。
【００３０】
次に図２を参照すると、完全に閉じているダイヤフラムバルブの一実施形態の断面図が示されている。この実施形態では、バルブ２００は、バルブプレート２５０と流体ブロック２４０との間に形成されたアセンブリキャビティ２１０内に配置されたバルブアセンブリ２０２を含む。流体ブロック２４０およびバルブプレート２５０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ＰＴＦＥ、機械加工されたアルミニウムまたは他の材料の単一のブロックとすることができる。これらの材料は多くのプロセス流体と反応しないか、または最小限に反応するので、これらの材料を使用することにより、流路およびキャビティを最小限の追加のハードウェアで直接流体ブロック２４０に機械加工することができる。具体的には、流体ブロック２４０は、流体ブロック２４０のバルブシート２１２を介してアセンブリキャビティ２１０に開口する入口流体流路（図示せず）および出口流体流路２４４を含むことができる。入口流体流路は、ポンプ、容器などの流体の供給源に連結されてもよい。
【００３１】
バルブアセンブリ２０２は、アセンブリキャビティ２１０内に配置され、ボス２２４、ダイヤフラムスペーサ２３０およびプランジャ２６０に連結されたダイヤフラム２２０を有するダイヤフラムアセンブリ２１９を含む。ダイヤフラムアセンブリ２１９は、単一のピースの材料で形成されてもよく、または例えば接着剤または他の締結具によって接合される２つ（またはそれ以上）のピースから形成されてもよい。ダイヤフラムアセンブリ２１９またはその一部は、機械加工、成形または別のプロセスによって作製することができる。
【００３２】
ダイヤフラムスペーサ２３０は、流体ブロック２４０に近接したアセンブリキャビティ２１０内のダイヤフラム２２０と、流体ブロック２４０から遠位にかつバルブプレート２５０の近位にあるアセンブリキャビティ２１０内に配置されたプランジャ２６０と、の間に配置される。バルブキャビティ２７０は、ダイヤフラムスペーサ２３０と流体ブロック２４０のバルブシート面２１２との間のアセンブリキャビティ２１０の部分から形成される。特に、円周チャネル２４２は、バルブシート面２１２の円周上の流体ブロック２４０に形成されてもよい。この円周チャネル２４２は、十分な結合力がバルブプレート２５０に加えられた場合に、ダイヤフラム２２０のリップ２２２を捕捉し、ダイヤフラムスペーサ２３０の肩部２３２と協働してダイヤフラムアセンブリ２１９を保持するように構成される。具体的には、バルブアセンブリ２０２は、ねじなど（図示せず）の締結具を使用して流体ブロック２４０に連結されたアセンブリキャビティ２１０およびバルブプレート２５０に配置されてもよい。結合力（例えば、ねじに対するトルク）は、バルブプレート２５０の肩部２５２がダイヤフラムスペーサ２３０の対応する肩部２３４に力を加えるようにすることができる。次にダイヤフラムスペーサの肩部２３２は、ダイヤフラム２２０のリップ２２２をチャネル２４２に保持するために、流体ブロック２４０のチャネル２４２に捕捉されたダイヤフラム２２０のリップ２２２に力を加える。
【００３３】
ダイヤフラムアセンブリ２１９のボス２２４は、プランジャ２６０に連結される。特に、ダイヤフラムスペーサ２３０は環状であってもよく、プランジャ２６０は、環状ダイヤフラムスペーサ２３０の中央通路を介してダイヤフラムアセンブリ２１９に連結される。具体的には、プランジャ２６０のステム２６２は、ダイヤフラムスペーサ２３０の中央通路を通って延在し、ダイヤフラムアセンブリ２１９のボス２２４に連結されてもよい。この連結は、ボス２２４およびプランジャステム２６２（例えば、ボス２２４の外面のねじおよび環状プランジャステム２６２の内壁）上の協働するねじから形成されるねじ継手２２５によって達成することができる。別の例として、プランジャステム２６２は、環状（例えば、中空シリンダ）であってもよく、プランジャ本体から遠位のプランジャステム２６２の端部に配置されたリップを含む。このリップは、ボス２２４がダイヤフラム２２０に接合するダイヤフラムボス２２４の基部の円周チャネルによって、ダイヤフラムアセンブリ２１９のボス２２４の基部に形成された肩部と協働することができる。Ｏリング２３６は、ダイヤフラムスペーサ２３０の環状チャネル２３８内に配置され、ダイヤフラムスペーサ２３０の中央通路に配置されたステム２６２の外壁を封止することができる。
【００３４】
空気圧キャビティ２８０は、プランジャ２６０の背面側（例えば、流体ブロック２４０から遠位のプランジャの面）とバルブプレート２５０との間のアセンブリキャビティ２１０の部分から形成される。空気圧キャビティ２８０は、バルブプレート２５０に形成された流体流路２５４を介して圧力源と流体連通している。継手２９０は、圧力源を流体流路２５４に連結するように働くことができる。０リング２６４は、プランジャ２６０の環状チャネル２６９内に配置され、バルブプレート２５０の壁に対してプランジャ２６０を封止するために、バルブプレート２５０のアセンブリキャビティ２１０の内壁に対して封止することができる。
【００３５】
流体流路２６６は、ダイヤフラム２２０の背面とダイヤフラムスペーサ２３０との間の容積に実質的な圧力が加えられる前か、または減少する前に、プランジャ２６０が空気圧キャビティ内のバルブプレート２５０に向かってまたは離れるようにサイズを決めることができる。
【００３６】
さらに、プランジャ２６０は、プランジャステム２６２に形成されたプランジャキャビティ２６８と空気圧キャビティ２８０との間の流体連通を可能にする流体流路２６６を含む。ダイヤフラムアセンブリ２１９のボス２２４はまた、それを貫通して形成された流体流路２２６を含み、流体流路２２６は、（例えば、ボス２２４の流体流路２２６の開口部２２８がダイヤフラムスペーサ２３０の中央通路をクリアにする場合に）プランジャキャビティ２６８とバルブキャビティ２７０との間の流体連通を可能にするために、プランジャキャビティ２６８への１つの開口部とダイヤフラム２２０の背面側の１つの開口部２２８を有する。一実施形態では、流体流路２２６は、プランジャ２６０およびボス２２４の移動方向と整列した軸に沿って形成された第１の部分と、この移動軸に垂直な軸に沿って形成された第２の部分と、の２つの部分を有することができる。しかしながら、流体流路２２６（および流体流路２６６）は、流体流路２５４を通る（作動）流体圧力源と、ダイヤフラム２２０の背後のバルブキャビティ２７０との間の流体連通を達成するのに望ましいほとんど任意の形態または形状をとることができることに留意されたい。例えば、流体流路２２６は、プランジャキャビティ２６８またはバルブキャビティ２７０に複数の開口部を有してもよく、または複数の別個の流路で構成されてもよい。他の実施形態も可能であり、本明細書では完全に企図されている。
【００３７】
動作中、バルブ２００を開くために、流体流路２５４は、（例えば、加圧源からの継手２９０を介した真空またはより低い圧力の適用によって）真空または減圧にさらされる。真空または減圧の適用の結果、空気圧キャビティ２８０内のプランジャ２６０の背面側に力が加えられ、プランジャ２６０を流体ブロック２４０から離れる方向に引く。プランジャ２６０が流体ブロック２４０から遠ざかるにつれて、プランジャステム２６２はダイヤフラムスペーサ２３０の中央開口部を介してダイヤフラムボス２２４を引き、ダイヤフラム２２０を流体ブロック２４０のバルブシート２１２から離れる方向に引き、バルブ２００を開く。さらに、流体流路２５４を通る真空または減圧の適用によって加えられる力は、ダイヤフラム２２０の背後のバルブキャビティ２７０の領域のダイヤフラム２２０の背面側に直接適用されて、バルブ２００を開くことができ、プランジャ２６０内の流体流路２６６およびプランジャキャビティ２６８と、ダイヤフラムアセンブリ２１９のボス２２４を通る流体流路２２６とが協働して、流体流路２５４とダイヤフラム２２０の背後のバルブキャビティ２７０の環状空間との間の流体連通が可能になる。一実施形態では、バルブ２００の構成要素のサイズは、プランジャ２６０の背面側が流体プレート２４０から離れたバルブプレート２５０のアセンブリキャビティ２１０の壁に達すると、ダイヤフラム２２０の背面側がダイヤフラムスペーサ２３０の面２３９と接触するように構成され、これによりバルブキャビティ２７０のプロセス流体容積部分を最大にしながらバルブキャビティ２７０を形成するバルブキャビティ２７０の作動流体容積部分を減少または排除する。バルブキャビティ２７０の作動流体容積部分およびバルブキャビティ２７０のプロセス流体容積部分は、ダイヤフラム２２０によって分離されている。
【００３８】
次いで、流体（例えば、プロセス流体など）を入口流体流路（図示せず）からバルブキャビティ２７０に導入することができる。ダイヤフラム２２０のバルブシート２１２からの移動は、入口流体流路を介して流体をバルブキャビティ２７０に引き込むように働くことができ、流体が圧力下に置かれ（例えば、入口流体流路に連結されたポンプなどによって）、流体を入口流体流路を通ってバルブキャビティ２７０内に押し込むことができ、または両者の組み合わせがバルブキャビティ２７０に流体を導入するように働くことができる。
【００３９】
バルブアセンブリ２１９は、バルブアセンブリ２１０内のバルブキャビティ２７０をプロセス流体側と作動流体側（ダイヤフラム２２０の背面側とダイヤフラムスペーサ２３０の表面２３９との間の空間）に流体的に分離する。バルブ２００を閉じて出口流体流路２４４を通って流体を流入させることが望ましい場合には、圧力源から流体経路２５４を介して（例えば、圧力源から継手２９０を通る空気またはガスなどの加圧作動流体の適用によって）プランジャ２６０に正圧を加えることができる。一実施形態では、この圧力は約６０ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）であってもよい。空気圧キャビティ２８０内のプランジャ２６０への正圧の印加は、プランジャ２６０を流体ブロック２４０に向かって駆動する。プランジャ２６０が流体ブロック２４０に向かって移動すると、プランジャステム２６２がダイヤフラムスペーサ２３０の中央開口部を通ってダイヤフラムボス２２４を駆動し、次にダイヤフラム２２０を流体ブロック２４０のバルブシート２１２に押し付けて、流体を出口流体流路２４４を介してバルブキャビティ２７０内に押し込み、入口流体流路および出口流体流路２４４を封止することによってバルブ２００を閉じる。
【００４０】
さらに、プランジャ２６０が流体ブロック２４０に向かって移動するにつれて、ボス２２４の流体流路２２６の開口部２２８は、ダイヤフラムスペーサ２３０の中央通路をクリアにし、ダイヤフラム２２０の背後のバルブキャビティ２７０の領域または作動流体側を、ボス２２４内の流体流路２２６、プランジャキャビティ２６８、プランジャ２６０内の流体流路２６６および流体流路２５４を介して圧力源と流体連通する。したがって、圧力源からの加圧作動流体は、ボス２２４とダイヤフラム２２０の保持されたリップ２２２との間のバルブキャビティ２７０の領域においてダイヤフラム２２０の背面側に直接適用される。換言すれば、圧力源からの加圧作動流体は、ダイヤフラム２２０の背面側とダイヤフラムスペーサ２３０の表面２３９との間の作動流体側容積を占める。直接加えられた圧力は、バルブ２００を閉じるのを助け、ダイヤフラム２２０をバルブシート２１２に完全に着座させ、ダイヤフラム２２０とバルブシート２１２との間にトラップされた空気またはプロセス流体を実質的に排除することによってバルブ２００を完全に閉じるように働く。圧力源から流体経路２５４を通って作動流体に正圧力を加え続けることによって、プランジャ２６０に対して、かつ、バルブキャビティ２７０内のダイヤフラム２２０の背面側に対して直接に、圧力を維持することができ、ダイヤフラム２２０をバルブシート２１２に押し付けることによってバルブ２００を閉位置に維持することができる。
【００４１】
特定の実施形態では、ボス２２４の流路２２６、プランジャ２６０の流体流路２６６、またはプランジャ２６０のプランジャキャビティ２６８は、バルブ２００を開閉するときに、ダイヤフラム２２０、ボス２２４、またはボス２２４とプランジャステム２６２とを連結するねじ継手２２５の応力を低減するようなサイズにすることができる。上述のように、圧力源から流体経路２５４を通ってプランジャ２６０に正圧力が加えられ、プランジャステム２６２がダイヤフラムボス２２４に力を加える。さらに、流体流路２２６は、圧力源からの正圧力をダイヤフラム２２０の背面側に直接加えることを可能にする。ダイヤフラム２２０はねじ継手２２５によってプランジャステム２６２に連結されているが、しかし、ねじ継手２２５は（過度にまたは繰り返して）応力がかからないことが非常に望ましい。
【００４２】
したがって、バルブ２００が作動されると、ダイヤフラム２２０の他の部分の前に、ダイヤフラム２２０の中心（例えば、ボス２２４と連結する位置）が（例えば、バルブシート２１２に向かってバルブを閉じるように）移動することが望ましい。しかし、プランジャ２６０の流体流路２６６またはプランジャキャビティ２６８が大きすぎる場合は、ダイヤフラム２２０の他の部分は、ダイヤフラム２２０の中央部分の前に移動し、ねじ継手２２５に応力を加える。ねじ継手２２５の繰り返される応力は、継手２２５を分離させるか、または破損させる可能性がある。したがって、流体流路２６６またはプランジャキャビティ２６８は、力がダイヤフラム２２０の他の部分に（例えば、流体流路２２６を介して）加えられる前に最初にボス２２４に、したがってダイヤフラム２２０の中央に加えられることを保証するように、（例えば、プランジャ２６０、ステム２６２、流体流路２２６、ボス２２４のサイズの直径に関して）サイズを決めることができる。さらに、プランジャ２６０の直径に対する流体流の流体流路２６６またはプランジャキャビティ２６８のサイズの比は、ねじ継手２２５に張力が加わっていない（および実質的に圧縮されている）ことを保証するように選択することができる。
【００４３】
本明細書に示す実施形態は、円形または環状ダイヤフラム、バルブシート、プランジャ、キャビティ、領域または特徴などに関して記載されているが、ダイヤフラムの背後のバルブキャビティの領域と作動流体源との間の流体連通を可能にする本明細書で開示される実施形態は、長円形または長方形である構成要素または特徴を含む他の形状の構成要素または特徴を有するバルブで同様に効果的に利用することができることを理解されたい。このような長円形または長方形の特徴は、可能な他の長円形または長方形の特徴または構成要素の中でも、ダイヤフラムもしくはボス、ダイヤフラムスペーサもしくはダイヤフラムスペーサの中央領域、バルブシート、プランジャもしくはプランジャステム、（アセンブリ、空気圧またはバルブ）キャビティを含んでもよい。
【００４４】
図３Ａ〜図６は、バルブアセンブリおよびその構成要素の実施形態を示す。最初に図３Ａ〜図３Ｂを参照すると、図３Ａは、バルブアセンブリ３０２の一実施形態の分解図であり、バルブアセンブリ３０２は、ダイヤフラム３２０、ダイヤフラムリップ３２２、ダイヤフラムスペーサ３３０、Ｏリング３３６、Ｏリング３６４、およびプランジャ３６０を有するダイヤフラムアセンブリ３１９を含む。一実施形態では、ダイヤフラムアセンブリ３１９は、Ｄａｉｋｉｎによって商標Ｐｏｌｙｆｌｏｎ（商標）で販売されているようなＰＴＦＥまたは変性ＰＴＦＥであってもよく、ダイヤフラムスペーサ３３０およびプランジャ３６０は、ポリオキシメチレン（アセタール）コポリマーであってもよく、０−リング３３６、３６４は、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）からＶｉｔｏｎ（登録商標）の商標で販売されているようなフルオロエラストマーまたは合成ゴムであってもよい。これらの材料は一例として示したものであり、バルブアセンブリのタイプ、用途または設計、またはその構成要素もしくは特徴に基づいて、他のまたは異なる材料を利用することができることに留意されたい。これらの他の材料は、例えば、プラスチック、ナイロン、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、ポリオレフィン、または他の天然もしくは合成ポリマーを含むポリマー、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリ（ブチレン２，６−ナフタレート）（ＰＢＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、および／または、限定されないが、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、もしくはＴｅｆｚｅｌｅの商標でデュポンから販売されているものを含むエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフルオロポリマーを含むことができる。
【００４５】
次に、図４Ａ〜図４Ｃに移ると、ダイヤフラム３２０、ダイヤフラムリップ３２２、ボス３２４、流路３２６、および流路３２８の出口を含むダイヤフラムアセンブリ３１９の一実施形態の異なる図および詳細が、代表的な寸法を含んで示されている。図５Ａおよび図５Ｂは、バルブシートと共にバルブキャビティを形成する、Ｏリング環状チャネル３３８およびダイヤフラムスペーサ３３０の面３３９を含むバルブスペーサ３３０の一実施形態の様々な図および詳細を示す。図６は、封止Ｏリングのためのプランジャ３６０内のプランジャステム３６２、プランジャキャビティ３６８、プランジャ流体流路３６６、および環状チャネル３６９を含む、プランジャ３６０の一実施形態の図および代表的な寸法を示す。これらの図に寸法が示されている範囲で、それらは特定の実施形態または実施形態の例として提供されており、限定として提供されるものではないことに留意されたい。
【００４６】
図７は、バルブアセンブリキャビティ７１０内のプランジャ７６０を備えるバルブ７００を示し、プランジャは、プランジャステム７６２に形成されたプランジャキャビティ７６８、プランジャを貫通するプランジャ流体流路７６６を含む。プランジャ流体流路７６６は、バルブプレート７５０の作動流体キャビティ７８０とプランジャキャビティ７６８とを流体接続する。バルブ７００は、バルブアセンブリキャビティ７１０内にダイヤフラムアセンブリ７１９を有し、ダイヤフラムアセンブリ７１９は、ダイヤフラム７２０およびボス７２４を有する。ダイヤフラムアセンブリのいくつかの実施形態では、ダイヤフラムはボスに連結される。バルブ内で、ダイヤフラムアセンブリ７１９は、ダイヤフラムスペーサ７３０とバルブアセンブリキャビティ７１０内の流体ブロック７４０との間に固定することができる。バルブアセンブリ７１９は、バルブアセンブリ７１０内のバルブキャビティ７７０をプロセス流体側と作動流体側（ダイヤフラム７２０の背面とダイヤフラムスペーサ７３０表面７３９との間の空間）に流体的に分離する。ボス７２４は、ダイヤフラムスペーサ７３０の通路を介してプランジャステム７６２に連結されている。ボス７２４は、作動流体キャビティ７８０、プランジャキャビティ７６８、およびバルブキャビティ７７０の作動流体側を流体的に相互接続する、ボス７２４を貫通して形成されたボス流体流路７２６を備える。バルブキャビティ７７０の作動流体容積部分およびバルブキャビティ７７０のプロセス流体容積部分は、ダイヤフラム７２０によって分離される。
【００４７】
いくつかの実施形態では、バルブ７００、プランジャ流体流路７６６およびボス流体流路７２６は、ダイヤフラム７２０の背面とダイヤフラムスペーサ７３０との間のバルブキャビティ７７０の流体作動側の容積に実質的な圧力が加えられる前か、または低減される前に、流体作動キャビティ７８０内の圧力の変化によってプランジャ７６０がバルブプレート７５０内の流体作動キャビティ７８０に向かって、または流体作動キャビティ７８０から離れるように並進するように、長さおよび断面を有する。
【００４８】
バルブ７００のいくつかの実施形態では、プランジャ流体流路７６６がプランジャキャビティ７６８に開口し、ボス流体流路７２６の開口部７２８がダイヤフラム７２０の背面側に開口し、ボス７２４内の流体流路７２６の開口部７２８がダイヤフラムスペーサ７３０の中央通路をクリアにする場合に、バルブキャビティ７７０の作動流体側が、プランジャキャビティ７６８とバルブキャビティ７７０との間の流体連通を可能にする。
【００４９】
一実施形態は、プランジャ（２６０、７６０）の背面側およびダイヤフラムアセンブリ内のダイヤフラムの背面側に流体力を加える動作またはステップを含む、バルブ（２００、７００）を動作させる方法を含み、プランジャとダイヤフラムの背面側とが流体結合される。バルブアセンブリキャビティ（２１０、７１０）内でプランジャを移動させて、プランジャは、プランジャステム（２６２、７６２）内に形成されたプランジャキャビティ（２６８、７６８）と、プランジャ内のプランジャ流体流路（２６６、７６６）と、を備える。プランジャ流体流路（２６６、７６６）は、バルブプレート（２５０、７５０）内の作動流体キャビティ（２８０、７８０）とプランジャキャビティ（２６８、７６８）とを流体接続する。この方法は、バルブを開閉するためにバルブシートに流体力を加えることによって、前記バルブアセンブリキャビティ（２１０，７１０）内のダイヤフラムおよびダイヤフラムアセンブリ（２１９，７１９）を移動させるステップをさらに含み、ダイヤフラムアセンブリ（２１９，７１９）は、ダイヤフラム（２２０，７２０）とボス（２２４，７２４）とを含み、前記ダイヤフラムアセンブリ（２１９，７１９）は、ダイヤフラムスペーサ（２３０，７３０）とバルブアセンブリキャビティ（２１０，７１０）内の流体ブロック（２４０，７４０）との間に固定することができる。ダイヤフラムアセンブリ（２１９，７１９）は、バルブアセンブリ（２１０，７１０）内の前記バルブキャビティ（２７０，７７０）をプロセス流体側と作動流体側とに流体的に分離する。ボス（２２４，７２４）は、ダイヤフラムスペーサ（２３０，７３０）の通路を介してプランジャステム（２６２，７６２）に連結される。ボス（２２４，７２４）は、作動流体キャビティ（２８０，７８０）、プランジャキャビティ（２６８，７６８）、および前記バルブキャビティ（２７０，７７０）の作動流体側を流体的に相互接続する、ボス（２２４，７２４）を貫通して形成されたボス流体流路（２２６，７２６）を備える。この方法は、バルブを動作させるステップを含むことができ、力は、真空、あるいはプランジャ流体流路２６６およびプランジャ２６０のプランジャキャビティ２６８およびダイヤフラムアセンブリ２１９のボス２２４を貫通する流体流路２２６を通る作動流体の減圧によって印加され、前記プランジャおよびダイヤフラムアセンブリは、プランジャ流体流路とダイヤフラム２２０の背後のバルブキャビティ２７０の作動流体側の環状空間との間の流体連通を可能にするように協働する。この方法は、入口流体流路からバルブキャビティのプロセス流体側に流体を導入するステップをさらに含むことができる。この方法は、任意のプロセス流体または液体の流れを制御するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、制御可能なプロセス液流は、バルブの流体入口および流体出口を通る１００〜２０，０００センチポアズの粘度を有することができる。
【００５０】
上述の開示を読んだ後に理解されるように、本明細書で開示されるバルブの実施形態は、半導体製造における化学物質の圧送または分配に利用される流体システムを含む広範囲の流体システムにおいて有利に利用することができる。例えば、実施形態は、複数のバルブアセンブリキャビティが、流路が機械加工された符号２４０、２５０などの単一の流体ブロックに組み込まれ得る多段ポンプシステムを含む、ポンプシステムと共に利用することができる。これらのタイプの流体システムにおけるこのようなバルブの使用は、上で詳述したような多くの利点を有するが、それは、いくつかの実施形態によれば、ダイヤフラムに形成されたそのような流体流路を備えていない同等のバルブよりも、閉じたバルブから約４０％多く流体または空気を排出することができるからである。
【００５１】
以前のダイヤフラムバルブと比較して、本明細書に開示する実施形態の有効性を示すデータは、以下の実施例に含まれる。
【００５２】
図２のものと同様の２つの新しいバルブアセンブリと、４つのバルブテストブロックの図１と同様の２つの古いバルブアセンブリとを組み立てた。６０ポンド／平方インチのガス圧をかけてバルブを閉じ、減圧（「真空」）してバルブを開く。入口と出口を一緒にして、４５（ｐｓｉ）の空気圧をかける。バルブを開閉し、約５００回でバルブを壊す。この試験は、現在のバルブと新しいバルブとの間の流体容積変位の容積差を見いだすことである。テストのために、流体チューブからティーを取り外す。流体管は長さ約１２インチで真っ直ぐ立っており、管の内径は０．３インチである。イソプロピルアルコールで満たし、すべての空気を抜くためにバルブをサイクルする。粘度が２０℃で１１４８センチポアズの鉱油を使用する。４つのバルブをすべて開く。４つの管すべてに液体カラムをマーキングする。４つのバルブをすべて閉じ、液体カラムをマーキングする。デルタ容積を測定する。
【００５３】
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【００５４】
表１の結果は、新しいバルブの出口容積（平均は０．５９立方センチメートル）が、古いバルブの出口容積０．３７立方センチメートルと比較して増加していることを示している。古いバルブと比較して新しいバルブの出力容量の改善は３７％であった。新しいバルブを閉じる時間は、粘性流体の増加容量が変位していたためにわずかに長かった（４秒対３秒）。作動流体キャビティをボス流体流路（２２６、７２６）およびバルブキャビティの作動流体側に流体接続するプランジャ流体流路を有する新しいバルブの試験結果は、プランジャ流路およびボス流体流路がない古いバルブと比較してより大きな容積を示す。増加した出口容積は、バルブキャビティの作動流体側のダイヤフラムの背面側に圧力を加えることによって、ダイヤフラムとバルブシートとの間のトラップされた領域から流体をより完全に除去することを示す。バルブ内のダイヤフラムの背面側に作動流体を適用することによって、粘性の鉱油がダイヤフラムとバルブシートとの間から押し出され、より大きな出口容積が得られる。実施例は特定の実施形態のみを指し、その中に現れる任意の制限的な言語、構成、設定、値などはその実施形態にのみ適用され、本明細書に一般的に開示する実施形態には適用されないことが理解されよう。
【００５５】
本明細書中で使用される場合、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）、含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）、有する（ｈａｓ、ｈａｖｉｎｇ）、またはこれらの任意の変形の用語は、非排他的な包含を含むことを意図している。例えば、要素のリストを備えるプロセス、製品、物品、または装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるものではなく、明示的に記載されていないか、あるいはそのようなプロセス、製品、物品、または装置に固有でない他の要素を含むことができる。さらに、反対のことが明示的に述べられていない限り、「または」は「包括的または」を意味しており、「排他的または」を意味していない。例えば、条件ＡまたはＢは、次のいずれか１つによって満たされる。Ａが真であり（または存在し）かつＢが偽である（または存在しない）、Ａが偽であり（または存在しない）かつＢが真である（または存在する）、ＡおよびＢの両方が真である（または存在する）。
【００５６】
さらに、本明細書に与えられた例または図は、それらが利用される任意の用語または用語の制限、限定、または定義として決してみなされるべきではない。代わりに、これらの例または図示は、１つの特定の実施形態および図示に関して説明されているものとみなされるべきである。
【００５７】
当業者であれば理解するように、これらの例または図示が利用される任意の１つまたは複数の用語は、他の実施形態ならびにそれらの実施および適合を包含し、それらは明細書中または他の箇所で与えられても与えられなくてもよく、そのような実施形態はすべてその１つまたは複数の用語の範囲内に含まれることが意図される。そのような非限定的な例および図示を指定する文言は、例えば、例えば一実施形態などにおいて、限定されるものではないが、含む。
【００５８】
本開示の様々な態様のさらなる改変および代替的な実施形態は、この説明を考慮すれば当業者には明らかであろう。したがって、この説明は、例示にすぎず、本開示を実施する一般的な方法を当業者に教示するためのものであると解釈されるべきである。本明細書に示され記載された開示の形態は、現時点で好ましい実施形態とみなされるべきであることを理解されたい。本明細書で図示および説明したものの代わりに要素および材料を使用することができ、部品およびプロセスを逆にすることができ、本開示の特定の特徴を独立して利用することができ、これらのすべては本開示のこの説明の利益を受けた後で当業者には明らかである。記載された開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された要素に変更を加えることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年11月28日(2018.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブであって、
プロセス流体入口およびプロセス流体出口を備える流体ブロックであって、作動流体キャビティと、前記流体ブロックによって形成されたアセンブリキャビティおよび前記流体ブロック内に配置されたバルブアセンブリと、を備える流体ブロックと、
前記アセンブリキャビティ内のバルブキャビティであって、前記アセンブリキャビティ内のダイヤフラムスペーサとバルブシートとの間に形成されたバルブキャビティと、
前記アセンブリキャビティ内のプランジャであって、プランジャステム内に形成されたプランジャキャビティと、前記プランジャ内のプランジャ流体流路と、を備え、前記プランジャ流体流路は、前記作動流体キャビティと前記プランジャキャビティとを流体接続する、プランジャと、
前記アセンブリキャビティ内のダイヤフラムアセンブリであって、ダイヤフラムおよびボスを備え、前記ダイヤフラムスペーサと前記流体ブロックとによって前記アセンブリキャビティ内に固定され、前記バルブキャビティをプロセス流体側と作動流体側とに流体的に分離する、ダイヤフラムアセンブリと、を備え、前記ボスは、前記ダイヤフラムスペーサの中央通路を介して前記プランジャステムに連結され、前記ボスは、前記作動流体キャビティと、前記プランジャキャビティと、前記バルブキャビティの前記作動流体側との間の流体連通を提供する、前記ボスを貫通して形成された流体流路を備える、バルブ。
【請求項２】
前記プランジャ流体流路および前記ボス流体流路は、前記ダイヤフラムの背面と前記ダイヤフラムスペーサとの間の前記バルブキャビティの前記流体作動側の容積に実質的な圧力が加えられる前か、または前記圧力が低減される前に、前記流体作動キャビティ内の圧力の変化によって前記プランジャが前記バルブプレート内の前記流体作動キャビティに向かって、または前記流体作動キャビティから離れるように並進するように、長さおよび断面を有する、請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記プランジャ流体流路は前記プランジャキャビティおよびダイヤフラムの背面側に開口する前記ボス流体流路の開口部に開口し、前記バルブキャビティの前記作動流体側は、前記ボス内の前記流体流路の前記開口部が前記ダイヤフラムスペーサの中央通路をクリアにする場合に、前記プランジャキャビティと前記バルブキャビティとの間の流体連通を可能にする、請求項１に記載のバルブ。
【請求項４】
前記プランジャ流体流路は前記プランジャキャビティおよびダイヤフラムの背面側に開口する前記ボス流体流路の開口部に開口し、前記バルブキャビティの前記作動流体側は、前記ボス内の前記流体流路の前記開口部が前記ダイヤフラムスペーサの中央通路をクリアにする場合に、前記プランジャキャビティと前記バルブキャビティとの間の流体連通を可能にする、請求項２に記載のバルブ。
【請求項５】
バルブを動作させる方法であって、
プランジャの背面およびダイヤフラムアセンブリ内のダイヤフラムの背面に流体力を加えることであって、前記プランジャおよび前記ダイヤフラムの前記背面は流体結合されている、流体力を加えることと、
バルブアセンブリキャビティ内で前記プランジャを移動させることであって、前記プランジャは、プランジャステム内に形成されたプランジャキャビティと、前記プランジャ内のプランジャ流体流路と、を備え、前記プランジャ流体流路は、バルブプレートの作動流体キャビティと前記プランジャキャビティとを流体接続する、前記プランジャを移動させることと、
前記バルブを開閉するために前記バルブシートに前記流体力を加えることによって、前記バルブアセンブリキャビティ内の前記ダイヤフラムおよびダイヤフラムアセンブリを移動させることと、を含み、前記ダイヤフラムアセンブリはダイヤフラムおよびボスを備え、前記ダイヤフラムアセンブリは、ダイヤフラムスペーサと前記バルブアセンブリキャビティ内の流体ブロックとの間に固定され、前記バルブアセンブリ内の前記バルブキャビティをプロセス流体側と作動流体側とに流体的に分離し、前記ボスは、前記ダイヤフラムスペーサの通路を通って前記プランジャステムに連結され、前記ボスは、前記ボスを貫通して形成され、かつ、前記作動流体キャビティ、前記プランジャキャビティ、および前記バルブキャビティの前記作動流体側を流体的に相互接続するボス流体流路を備える、方法。
【請求項６】
前記力は、真空、あるいはプランジャ流体流路および前記プランジャの前記プランジャキャビティおよび前記ダイヤフラムアセンブリの前記ボスを貫通する流体流路を通る作動流体の減圧によって印加され、前記プランジャおよび前記ダイヤフラムアセンブリは、前記プランジャ流体流路と前記ダイヤフラムの背後の前記バルブキャビティの前記作動流体側の環状空間との間の流体連通を可能にするように協働する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
入口流体流路から前記バルブキャビティのプロセス流体側に流体を導入するステップをさらに備える、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記プロセス流体は、１００〜２００００センチポアズの粘度を有する、請求項５に記載の方法。
【国際調査報告】
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